Учёные представили новую теорию рождения космоса: по их версии, на раннюю Вселенную повлияла древняя частица, которую десятилетиями упускали из виду.
Их работа затрагивает одну из величайших загадок современной физики — как материя одержала верх над антиматерией после Большого взрыва.
Согласно современным теориям, после колоссального взрыва они должны были полностью проаннигилировать друг с другом, оставив после себя лишь пустую Вселенную, заполненную чистой энергией. Однако физики из Саутгемптонского университета и Индийского технологического института в Канпуре утверждают, что нашли подсказку в нейтрино — одной из самых лёгких частиц во Вселенной.
Медленный распад с космическими последствиями
Исследователи обнаружили, что часто игнорируемый «родственник» этих частиц — так называемое «декаплированное» тяжёлое нейтрино — мог помочь материи взять верх над своим антиподом.
Один из авторов работы, доктор Ришав Рошан из Саутгемптона, сказал: «Это декаплированное тяжёлое нейтрино давно считали несущественной фоновой деталью в физике элементарных частиц.
Однако оно распадается невероятно медленно. Когда после Большого взрыва космос остывал, частица жила достаточно долго, чтобы на время стать главным вкладом в плотность энергии Вселенной и положить начало эпохе, в которой доминировала материя».
Новая статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Сдвиг баланса между материей и антиматерией
По словам Рошана, большинство теорий о том, почему материя победила антиматерию, не учитывали декаплированную тяжёлую частицу: специалисты считали, что она слишком слабо взаимодействует, чтобы повлиять на другие частицы.
Тем не менее исследователи из Саутгемптона и Канпура выяснили, что забытая частица могла повлиять на асимметрию между частицами и античастицами, необходимую для нашего существования.
«Сам факт, что мы здесь, доказывает, что асимметрия между материей и антиматерией возникла», — добавил Рошан.
«Декаплированное нейтрино сдвинуло температуру в ранней Вселенной, при которой фундаментальные частицы, такие как электроны и другие лептоны, взаимодействовали со своими античастицами при участии бозона Хиггса Стандартной модели.
Эта температура работает как переключатель, определяющий, как формировался дисбаланс между материей и антиматерией».
Следы в первичных гравитационных волнах
Соавтор статьи доктор Судипта Шоу из Канпура сказал, что полученные результаты меняют наше представление о том, как ранняя Вселенная столь быстро расширялась после Большого взрыва.
Он добавил: «Это даёт нам новое объяснение того, как материя победила.
Резкое изменение характера раннего расширения космоса оставляет отчётливые, но поддающиеся обнаружению отпечатки, например в первичных гравитационных волнах.
Эти гравитационно-волновые сигнатуры открывают для нас новые пути к пониманию эволюции ранней Вселенной после Большого взрыва».